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Nuevas cadenas de herramientas personalizables para unos sistemas ciberfísicos ecológicos

Los sistemas ciberfísicos desempeñan una importante función en la transición hacia una economía sostenible. El proyecto oCPS está asegurándose de que también cumplan los requisitos de un consumo energético con emisiones próximas a cero.

Economía digital

Los sistemas ciberfísicos (SCF, o CPS por sus siglas en inglés) son infraestructuras clave para nuestra sociedad moderna. Todo lo que nos rodea, desde los ordenadores y las máquinas hasta otras personas, trabaja en conjunto mediante redes y ordenadores integrados. Prácticamente todo en la sociedad moderna está regulado mediante ordenadores integrados, desde los minúsculos marcapasos hasta los coches modernos, que contienen cientos de millones de líneas de código, y desde los almacenes automatizados hasta básicamente todos los dispositivos del Internet de las Cosas (IdC). Basándose en la excelente posición de Europa en el mercado de la electrónica, los microsistemas y los sistemas incorporados, el futuro de los SCF es esencial para las iniciativas por alcanzar una economía sostenible. E igual de importante resulta garantizar que estos sistemas cumplan los requisitos de un consumo energético con unas emisiones próximas a cero. Para avanzar en esa dirección, el proyecto financiado con fondos europeos oCPS desarrolló un programa de formación multidisciplinario que abarca la ciencia informática y la ingeniería eléctrica, mecánica, de controles y de «software».

Reducción del consumo de energía

«Uno de los desafíos es lograr que los SCF sean eficientes energéticamente», señala Dip Goswami, investigador del proyecto oCPS. «Tal como se menciona en las prioridades del Pacto Verde Europeo de la Comisión Europea, alcanzar la neutralidad energética de la Unión Europea de aquí a 2050 es de vital importancia para reducir los efectos del cambio climático sobre la naturaleza, los ciudadanos y las empresas. Al desarrollar técnicas para mejorar la eficacia energética de los sistemas, oCPS contribuye a la consecución de ese objetivo. Además, los ordenadores integrados deben ser seguros y rentables para que la sociedad los acepte de forma generalizada». Por ejemplo, la eficacia energética de un teléfono móvil depende de su batería y las aplicaciones que utiliza, así como de la estructura informática integrada. El proyecto oCPS desarrolló métodos de diseño dirigidos por modelos para trabajar con múltiples capas. «Una cámara de móvil, por ejemplo, no requiere necesariamente imágenes de alta resolución para muchas de las aplicaciones comunes, como el reconocimiento facial», explica Goswami. «Podría bastar con una imagen aproximada, lo cual ahorraría más del 80 % del consumo de energía». El proyecto desarrolló cadenas de herramientas personalizables formadas por soluciones de diferentes capas relevantes, incluyendo el equipo, el «software» y los sistemas físicos. Una solución de pelotones de camiones, por ejemplo, podría comprobarse como un entorno de herramientas integrado que puede modelizar de forma precisa el comportamiento del tráfico, la comunicación entre vehículos y los algoritmos de control. Al integrar los métodos de diseño desarrollados en seis cadenas de herramientas personalizables pensadas para diversos ámbitos (como vehículos autónomos, conducción en pelotones, imagenología, sistemas multiagente y asistencia sanitaria), el proyecto alcanzó mejoras de la eficacia energética, los costes y la seguridad. «Hemos obtenido, entre otras cosas, una mejora superior al 80 % en el consumo de energía para aplicaciones basadas en la visión en los vehículos», señala Goswami. «Del mismo modo, observamos un ahorro de combustible del 7 % con nuestra solución de conducción en pelotones, algo significativo teniendo en cuenta el número de camiones en nuestras carreteras».

Trabajo interdisciplinar

Según Goswami, aunque combinar diferentes disciplinas fue complicado, condujo a resultados interesantes. El proyecto, emprendido con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, también fue capaz de establecer colaboraciones entre expertos e investigadores con diferentes tipos de especialización a través de casos de uso industriales realizados a través de diversas comisiones de servicio, así como reuniones entre la red y sesiones periódicas de debate. Esto permitió alcanzar métodos multidisciplinarios y las cadenas de herramientas personalizables. «Creemos que los métodos desarrollados se integrarán aún más en las trayectorias de diseño industrial», añade Goswami. «Evidentemente, esto requiere avanzar hacia un nivel más alto de madurez. Además, los métodos suponen un cambio de paradigma que debe integrase en nuestras trayectorias educativas, cursos y proyectos estudiantiles».

Palabras clave

oCPS, cadenas de herramientas, ordenadores, sistemas ciberfísicos, SCF, ordenadores integrados, eficacia energética, Pacto Verde Europeo

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